[0001] 本发明涉及纸张及其制备方法，尤其涉及一种高松厚度及高不透明度的轻型纸及其制备方法，属于轻型纸的制备领域。

[0002] 轻型纸是以化学机械浆为主，质地松厚，不透明度高，且表面无光泽的非涂布、低密度印刷用纸。轻型纸主要应用于课本、教材、书籍、杂志等书刊印刷，具有其他纸张没有的优势：松厚度高，相同厚度的轻型纸与普通胶版纸相比，出张率高，降低了成本；色相柔和，无反光作用，印刷品对视力有保护作用；成书重量轻，节省了邮资、运费，尤其对减轻中小学生书包负重有明显效果；浆料中使用大量高得率浆，提高了木材纤维的利用率，有利于环境的协调发展；高得率浆不用含氯漂白剂漂白，生产中不加增白剂，具有典型的环保性能。

[0003] 松厚度是轻型纸非常重要的一个技术指标，它是指一定重量的纸的体积，单位为3
cm /g。高松厚度意味着在厚度相同的情况下，轻型纸可以降低定量。影响松厚度的因素很多，例如纸浆种类和性能、纸浆的打浆程度、抄造条件、胶料、填料等。在改善轻型纸松厚度性能方面一般进行以下几方面优化：化机浆制浆工艺、磨浆工艺、压光工艺、填料添加量等。
填料特别重要，纸张中含有这些物质将改变纸的松厚度。传统填料含量多松厚度小，为确保轻型纸松厚度，仅添加少量填料，有的品种甚至不加填料。而加填不仅能提高纸张的不透明度、改善纸页的外观，解决纸的透印问题，还可以改进纸的平滑度和匀度，提高纸张的柔软性和手感性。填料价格便宜，代替部分纤维，节约造纸原料；加填还能改善纸张的干燥，有利于提高纸机车速，减少蒸汽消耗，降低生成成本。为了提高轻型纸松厚度，不加填或仅添加少量填料，将影响纸张光学性能、物理性能、印刷性能和生产成本，特别是不透明度、手感和印刷适性；因此，在制备轻型纸的过程中，添加一定量的填料可能导致轻型纸松厚度低，不添加或过于少量的添加填料可能导致轻型纸不透明度下降等问题，有待改进。

[0035] 以下结合实施例对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

[0036] 预备实施例1多孔硅酸钙的制备

[0037] 将石英砂、烧碱、石灰乳按照摩尔比为SiO2:NaOH:Ca(OH)2＝1:2.5:1.1加入到反应釜中并与水混合在一起采用水热合成法进行合成反应，从室温缓慢升温至反应温度，其中，升温速率控制在3℃/min，反应温度为150℃，石英砂、烧碱和石灰乳的混合物与水质量比为1:9，反应时间3h，搅拌速度300rpm，反应完成后，过滤，滤饼洗涤、干燥，获得多孔硅酸钙。预备实施例2多孔硅酸钙的制备

[0038] 将石英砂、烧碱、石灰乳按照摩尔比为SiO2:NaOH:Ca(OH)2＝1:2.5:1.1加入到反应釜中并与水混合在一起采用水热合成法进行合成反应，从室温缓慢升温至反应温度，升温速率控制在3℃/min，反应温度为170℃，石英砂、烧碱和石灰乳的混合物与水质量比为1:9，反应时间3h，搅拌速度300rpm，反应完成后，过滤，滤饼洗涤、干燥，获得多孔硅酸钙。

[0039] 预备实施例3多孔硅酸钙的制备

[0040] 将石英砂、烧碱、石灰乳按照摩尔比为SiO2:NaOH:Ca(OH)2＝1:2.5:1.1加入到反应釜中并与水混合在一起采用水热合成法进行合成反应，从室温缓慢升温至反应温度，升温速率控制在3℃/min，反应温度为180℃，石英砂、烧碱和石灰乳的混合物与水质量比为1:9，反应时间3h，搅拌速度300rpm，反应完成后，过滤，滤饼洗涤、干燥，获得多孔硅酸钙。

[0041] 预备实施例4多孔硅酸钙的制备

[0042] 将石英砂、烧碱、石灰乳按照摩尔比为SiO2:NaOH:Ca(OH)2＝1:2.5:1.1加入到反应釜中并与水混合在一起采用水热合成法进行合成反应，从室温缓慢升温至反应温度，升温速率控制在3℃/min，反应温度为190℃，石英砂、烧碱和石灰乳的混合物与水质量比为1:9，反应时间3h，搅拌速度300rpm，反应完成后，过滤，滤饼洗涤、干燥，获得多孔硅酸钙。

[0043] 预备实施例5多孔硅酸钙的制备

[0044] 将石英砂、烧碱、石灰乳按照摩尔比为SiO2:NaOH:Ca(OH)2＝1:2.5:1.1加入到反应釜中并与水混合在一起采用水热合成法进行合成反应，从室温缓慢升温至反应温度，升温速率控制在3℃/min，反应温度为170℃，石英砂、烧碱和石灰乳的混合物与水质量比为1:9，反应时间2h，搅拌速度300rpm，反应完成后，过滤，滤饼洗涤、干燥，获得多孔硅酸钙。

[0045] 预备实施例6多孔硅酸钙的制备

[0046] 将石英砂、烧碱、石灰乳按照摩尔比为SiO2:NaOH:Ca(OH)2＝1:2.5:1.1加入到反应釜中并与水混合在一起采用水热合成法进行合成反应，从室温缓慢升温至反应温度，升温速率控制在3℃/min，反应温度为170℃，石英砂、烧碱和石灰乳的混合物与水质量比为1:9，反应时间5h，搅拌速度300rpm，反应完成后，过滤，滤饼洗涤、干燥，获得多孔硅酸钙。

[0047] 预备实施例7多孔硅酸钙的制备

[0048] 将石英砂、烧碱、石灰乳按照摩尔比为SiO2:NaOH:Ca(OH)2＝1:2.5:1.1加入到反应釜中并与水混合在一起采用水热合成法进行合成反应，从室温缓慢升温至反应温度，升温速率控制在3℃/min，反应温度为170℃，石英砂、烧碱和石灰乳的混合物与水质量比为1:9，反应时间3h，搅拌速度100rpm，反应完成后，过滤，滤饼洗涤、干燥，获得多孔硅酸钙。

[0049] 预备实施例8多孔硅酸钙的制备

[0050] 将石英砂、烧碱、石灰乳按照摩尔比为SiO2:NaOH:Ca(OH)2＝1:2.5:1.1加入到反应釜中并与水混合在一起采用水热合成法进行合成反应，从室温缓慢升温至反应温度，升温速率控制在3℃/min，反应温度为170℃，石英砂、烧碱和石灰乳的混合物与水质量比为1:9，反应时间3h，搅拌速度500rpm，反应完成后，过滤，滤饼洗涤、干燥，获得多孔硅酸钙。

[0051] 预备实施例9多孔硅酸钙的制备

[0052] 将石英砂、烧碱、石灰乳按照摩尔比为SiO2:NaOH:Ca(OH)2＝1:2.5:1.1加入到反应釜中并与水混合在一起采用水热合成法进行合成反应，从室温缓慢升温至反应温度，升温速率控制在5℃/min，反应温度为170℃，石英砂、烧碱和石灰乳的混合物与水质量比为1:9，反应时间3h，搅拌速度300rpm，反应完成后，过滤，滤饼洗涤、干燥，获得多孔硅酸钙。

[0053] 对比实施例1多孔硅酸钙的制备

[0054] 将石英砂、烧碱、石灰乳按照摩尔比为SiO2:NaOH:Ca(OH)2＝1:2.5:1.1加入到反应釜中并与水混合在一起采用水热合成法进行合成反应，从室温缓慢升温至反应温度，升温速率控制在10℃/min，反应温度为170℃，石英砂、烧碱和石灰乳的混合物与水质量比为1:9，反应时间3h，搅拌速度300rpm，反应完成后，过滤，滤饼洗涤、干燥，获得多孔硅酸钙。

[0055] 表1预备实施例1‑9以及对比实施例1的反应参数

[0056]预备实施例 升温速率 反应温度/℃ 反应时间/小时 搅拌速度/rpm
1 3℃/min 150 3 300
2 3℃/min 170 3 300
3 3℃/min 180 3 300
4 3℃/min 190 3 300
5 3℃/min 170 2 300
6 3℃/min 170 5 300
7 3℃/min 170 3 100
8 3℃/min 170 3 500
9 5℃/min 170 3 300
对比实施例1 10℃/min 170 3 300

[0057] 对比实施例2多孔硅酸钙的制备以及性能检测

[0058] 按照CN104975535A中实施例1的方式制备得到多孔硅酸钙。

[0059] 所制备得到的多孔硅酸钙的粒径范围较宽，粒子大小分布不均，虽然主要分布在7‑50微米范围内，但是小于7微米的细小粒子数量较多(图1)。

[0060] 按照预备实施例1‑9完全相同的检测方式检测本对比实施例所制备的多孔硅酸钙3
的各项性能，具体检测结果如下：硅酸钙的堆积密度为0.25g/cm，沉降体积3.7ml/g，白度为90.2％，D90为30.62微米；磨耗度为6.8mg/2000次。

[0061] 实施例1轻型纸的制备

[0062] 将漂白硫酸盐针叶木浆、阔叶木漂白化学机械浆分别进行打浆，打浆浓度分别为3.5％、4.5％，打浆度分别达到42°SR和35°SR，二者配比为5:95；

[0063] 制备填料：将沉淀碳酸钙与多孔硅酸钙分别在35％、12％浓度下进行分散后按照65:35的质量比例进行混合得到填料；

[0064] 将填料、助剂按常规工艺加入到浆料流送系统中，各助剂用量分别为：烷基烯酮二聚体(AKD)16kg/t纸，季胺型阳离子淀粉(荆州市旭升化工助剂有限公司，商品名称：STS‑1型阳离子淀粉)8kg/t纸，聚丙烯酰胺0.25kg/t纸，膨润土2kg/t纸，有机微粒(购自郑州弗斯特化工有限公司，商品名称：有机微粒)0.3kg/t纸，有机溴化物(购自青州市鑫帝化工有限公司，商品名称：有机溴类杀菌剂)0.3kg/t纸。

[0065] 经过上述打浆和调料的纸料经冲浆稀释、净化、筛选后流送上网；经过长网纸机网部脱水、压榨、干燥、表面施胶、干燥、压光、卷曲，得到高松厚度、不透明度轻型纸；其中表面2
施胶剂为玉米酶转化淀粉，浓度8％，温度55℃，施胶量4.0g/m。

[0066] 玉米酶转化淀粉的制备：玉米淀粉(购自济南众成化工有限公司)加水调成淀粉糊，加入α‑淀粉酶(购自泰安市万润化工有限公司)升温转化，达到所需粘度后终止反应，稀释，即得。

[0067] 实施例2轻型纸的制备

[0068] 将漂白硫酸盐针叶木浆、阔叶木漂白化学机械浆进行打浆，打浆浓度分别为3.5％、4.5％，打浆度分别达到41°SR和37°SR，二者配比为5:95；

[0069] 填料的制备：研磨碳酸钙和沉淀碳酸钙在40％浓度下进行分散，多孔硅酸钙以10％浓度分散，将研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙、多孔硅酸钙按照32:32:36的质量比例进行混合得到填料；

[0070] 将填料、助剂按常规工艺加入到浆料流送系统中，各助剂用量分别为：烷基烯酮二聚体(AKD)15kg/t纸，季胺型阳离子淀粉(荆州市旭升化工助剂有限公司，商品名称：STS‑1型阳离子淀粉)8kg/t纸，聚丙烯酰胺0.25kg/t纸，膨润土1.5kg/t纸，有机微粒(购自郑州弗斯特化工有限公司，商品名称：有机微粒)0.3kg/t纸，有机溴化物(购自青州市鑫帝化工有限公司，商品名称：有机溴类杀菌剂)0.3kg/t纸。

[0071] 经过上述打浆和调料的纸料经冲浆稀释、净化、筛选后流送上网；经过长网纸机网部脱水、压榨、干燥、表面施胶、干燥、压光、卷曲，得到高松厚度、不透明度轻型纸。其中表面2
施胶剂为玉米酶转化淀粉，浓度10％，温度55℃，施胶量4.3g/m。玉米酶转化淀粉的制备同实施例1。

[0072] 实施例3轻型纸的制备

[0073] 将漂白硫酸盐针叶木浆、阔叶木漂白化学机械浆进行打浆，打浆浓度分别为3.5％、4.5％，打浆度分别达到43°SR和36°SR，二者配比为7:93；

[0074] 填料的制备：沉淀碳酸钙在35％浓度下进行分散，多孔硅酸钙以10％浓度分散，将分散后的沉淀碳酸钙和多孔硅酸钙按照64:36的质量比例进行混合得到填料。

[0075] 将填料、助剂按常规工艺加入到浆料流送系统中，各助剂用量分别为：烷基烯酮二聚体(AKD)17kg/t纸，季胺型阳离子淀粉(荆州市旭升化工助剂有限公司，商品名称：STS‑1型阳离子淀粉)8kg/t纸，聚丙烯酰胺0.25kg/t纸，膨润土1.5kg/t纸，有机微粒(购自郑州弗斯特化工有限公司，商品名称：有机微粒)0.25kg/t纸，有机溴化物(购自青州市鑫帝化工有限公司，商品名称：有机溴类杀菌剂)0.3kg/t纸。

[0076] 经过上述打浆和调料的纸料经冲浆稀释、净化、筛选后流送上网；经过长网纸机网部脱水、压榨、干燥、表面施胶、干燥、压光、卷曲，得到高松厚度、不透明度轻型纸。其中表面2
施胶剂为玉米酶转化淀粉，浓度11％，温度55℃，施胶量4.6g/m。玉米酶转化淀粉的制备同实施例1。

[0077] 对比实施例1轻型纸的制备

[0078] 除了填料均为沉淀碳酸钙这一点与实施例1相区别之外，其他的所有内容(包括原料以及制备工艺)均与实施例1相同。

[0079] 对比实施例2轻型纸的制备

[0080] 除了填料为由研磨碳酸钙与沉淀碳酸钙按照1:1的质量比例组成得到的混合物这一点与实施例2相区别之外，其他的所有内容(包括原料以及制备工艺)均与实施例2相同。

[0081] 对比实施例3轻型纸的制备

[0082] 除了填料仅为沉淀碳酸钙这一点与实施例3相区别之外，其他的所有内容(包括原料以及制备工艺)均与实施例3相同。

[0083] 试验例1多孔硅酸钙的各项性能检测试验

[0084] 将预备实施例1‑9以及对比实施例1所制备的多孔硅酸钙的各项性能进行检测，检测结果如表2所示。

[0085] 表2预备实施例1‑9以及对比实施例1所制备的硅酸钙的各项性能检测结果[0086] 示例 D90(μm) 堆积密度g/cm3 沉降体积ml/g 白度％ 磨耗度mg/2000次预备实施例1 35.04 0.097 9.5 91.5 4.6预备实施例2 36.72 0.080 10.7 91.5 3.8
预备实施例3 37.43 0.090 9.5 91.7 4.2
预备实施例4 39.27 0.095 9.2 91.2 4.4
预备实施例5 34.80 0.096 9.0 91.1 4.8
预备实施例6 37.02 0.097 8.8 91.0 5.0
预备实施例7 38.93 0.081 10.6 91.5 3.8
预备实施例8 35.62 0.081 10.7 91.5 3.8
预备实施例9 39.70 0.080 10.7 91.5 3.8
对比实施例1 52.86 0.150 7.7 91.0 6.0

[0087] 预备实施例1制备的多孔硅酸钙扫描电镜照片如图2(×5000)和图3(×10000)所示，从图2和图3可以看出，该多孔硅酸钙具有良好的多孔结构，并且粒径大小非常均匀，D90为35.04微米，未发现过小或过大的粒径尺寸。

[0088] 预备实施例2获得的多孔硅酸钙扫描电镜照片如图4(×5000)和图5(×10000)所示，从图4和图5可以看出，该多孔硅酸钙具有良好的多孔结构，粒径大小均匀，D90为36.72微米，未发现过小或过大的粒径尺寸。

[0089] 本申请预备实施例1‑9制备得到的多孔硅酸钙具有非常均匀的粒径，D90在35‑40微米范围内，孔隙结构良好，堆积密度较小，沉降体积较大。

[0090] 相比之下，对比实施例1所制备得到的多孔硅酸钙的粒径较大，D90达到52.86微米，孔隙结构相对较差，堆积密度较大，沉降体积较小。

[0091] 试验例2轻型纸的性能检测试验

[0092] 将实施例1制备的轻型纸与对比实施例1制备的轻型纸的各项性能进行检测，具体的检测结果见表3。

[0093] 表3实施例1及对比实施例1制备的轻型纸的各项性能检测结果

[0094]

[0095] 根据表3可见，在其他工艺条件不变，使用多孔硅酸钙与沉淀碳酸钙填料进行复配3
加填所制备的轻型纸产品多孔硅酸钙含量约为80kg/t纸时，压光后松厚度达到2.02cm/g；
与对比实施例1仅加添沉淀碳酸钙比较，不透明度提高了1.3％，达到87.7％，其余指标也均达到轻型印刷纸GB/T26705‑2023要求。

[0096] 将实施例2制备的轻型纸与对比实施例2制备的轻型纸的各项性能进行检测，具体的检测结果见表4。

[0097] 表4实施例2及对比实施例2制备的轻型纸的各项性能检测结果

[0098]

[0099] 根据表4可见，与对比实施例2(填料由研磨碳酸钙和沉淀碳酸钙按照1:1的比例混合组成)相比，在其他工艺条件不变，实施例2(填料由32％研磨碳酸钙+32％沉淀碳酸钙+36％多孔硅酸钙组成的混合物)制备的轻型纸产品多孔硅酸钙含量约为83kg/t纸时，压光后松厚度提高了10.7％，不透明度提高了1.7％，达到88.6％，其余指标也均达到轻型印刷纸GB/T26705‑2023要求。

[0100] 将实施例3制备的轻型纸与对比实施例3制备的轻型纸的各项性能进行检测，具体的检测结果见表5。

[0101] 表5实施例3及对比实施例3制备的轻型纸的各项性能检测结果

[0102]

[0103]

[0104] 根据表5可见，与对比实施例3(填料的全部成分是沉淀碳酸钙)相比，实施例3使用由多孔硅酸钙与沉淀碳酸钙按照64:36的质量比组成的复合填料进行复配加填所制备的轻3
型纸产品多孔硅酸钙含量约为92kg/t纸时，灰分提高3％，成纸松厚度提高到2.04cm/g，不透明度提高了2.0％，达到89.6％，其余指标也均达到轻型印刷纸GB/T 26705‑2023要求。

[0105] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。